PRINCIPI DELLA CHIMICA INDUSTRIALE

Crediti: 
6
Settore scientifico disciplinare: 
CHIMICA INDUSTRIALE (CHIM/04)
Anno accademico di offerta: 
2017/2018
Semestre dell'insegnamento: 
Secondo Semestre
Lingua di insegnamento: 

Italiano

Obiettivi formativi

Conoscenze: l’obiettivo principale del corso è quello di fornire allo
studente i criteri generali su cui si basa la realizzazione di un processo
chimico industriale, i concetti fondamentali che occorre tenere in
considerazione nella progettazione di un impianto. A tale scopo alcuni
processi chimici industriali vengono descritti ed analizzati dal punto di
vista termodinamico e cinetico, ne sono inoltre evidenziati gli aspetti
tecnologici più importanti. Vengono inoltre trattati i problemi connessi
con il costo, la sostenibilità e la sicurezza di un processo industriale.
Capacità di comprensione: viene curata l'acquisizione di un linguaggio
formalmente corretto, viene stimolata la capacità di esprimere i contenuti
in modo chiaro e lineare, vengono sottolineati i collegamenti tra le
diverse parti del corso.
Applicazione di conoscenze: capacità di analizzare dal punto di vista
termodinamico e cinetico un processo industriale, mettendone in
evidenza gli aspetti più importanti e le soluzioni tecnologiche adottate.
Deve saper valutare in modo critico la sostenibilità ambientale ed
economica di un processo. Deve essere in grado di valutare autonomamente
la tipologia ottimale di reattore da utilizzare per un determinato prodotto.
Deve riuscire a comunicare con un linguaggio formalmente corretto le conoscenze
acquisite.

Contenuti dell'insegnamento

Cenni di termodinamica e di cinetica: definizione delle condizioni
operative (pressione, temperatura, tempo di contatto) nella conduzione
di una reazione chimica in alcuni esempi di processi industriali. Concetti
di resa, conversione e selettività. Reazioni parallele e consecutive. Bilanci di massa e di energia applicati a processi chimici industriali. Esempi di
riciclo, by-pass e spurgo. Scelta del tipo e disegno del reattore in
modalità continua o discontinua. Reazioni multifasiche. Utilizzo di
catalizzatori omogenei ed eterogenei in ambito industriale (esempi tratti
dalla petrolchimica). Problemi connessi con lo scale-up di un processo
produttivo dal laboratorio all’industria. Importanza della disponibilità delle
materie prime, della sostenibilità e della sicurezza di un impianto chimico
industriale. Considerazioni sui costi complessivi fissi e variabili di un
processo (materie prime, produzione, separazione purificazione prodotti,
utilizzo e/o smaltimento dei sottoprodotti, ammortamento impianti, costo
del personale, ecc.).
Gli aspetti fin qui descritti verranno esemplificati con i processi industriali
di seguito riportati:
-Liquefazione dei gas. Separazione dei gas dell’aria.
-Produzione di idrogeno e gas di sintesi.
-Produzione industriale di metanolo
-Processo Fischer-Tropsch
-Azoto e composti dell’azoto: produzione di ammoniaca, idrazina, acido nitrico.
-Zolfo e composti dello zolfo: produzione di acido solforico. Processo Claus.
-Industria cloro-alcali: produzione di cloro e idrossido di sodio, acido cloridrico,
carbonato sodico.
-Produzione di acetilene.
-Gas Industriali.

Bibliografia

1) "Chimica Inorganica Industriale" Carlo Botteghi (Piccin)
2) "An Introduction to Industrial Chemistry" C. A. Heaton
3) "Organic Chemistry: Principles and Industrial Practice" Mark M. Green,
Harold A. Wittcoff
4) "Principi della Chimica Industriale" Vol. I e II G. Natta, L. Pasquon

Metodi didattici

Il corso si svolge in 48 ore di lezioni frontali, durante le quali gli studenti
vengono guidati alla comprensione dei principi di base della Chimica
Industriale. Durante le lezioni verranno discusse le problematiche
generali connesse con la conduzione di una reazione chimica su scala
industriale. I concetti teorici verranno esemplificati con alcuni processi
industriali di grande importanza.
Le slide utilizzate a supporto delle lezioni verranno caricate con cadenza settimanale
sulla piattaforma Elly. Materiale aggiuntivo a supporto delle slide è altresì presente su Elly.
Per scaricare le slide è necessaria l'iscrizione al corso on line.
Le slide vengono considerate parte integrante del materiale didattico.
Si ricorda agli studenti non frequentanti di controllare il materiale didattico disponibile
e le indicazioni fornite dalla docente tramite la piattaforma Elly.
Il docente è disponibile su appuntamento (e-mail) per chiarimenti sulle lezioni.

Modalità verifica apprendimento

La valutazione sommativa degli apprendimenti prevede una prova scritta e un esame orale.
Alla prova orale sono ammessi coloro che hanno superato la prova scritta.
Lo studente deve dimostrare:
1) di aver compreso i processi chimici industriali in tutti i loro aspetti
2) di essere in grado di confrontare e discutere autonomamente in modo critico i processi: per esempio confrontare un processo datato con uno più innovativo.
3) di utilizzare un linguaggio corretto.
4) di essere in grado di trovare collegamenti tra le diverse parti del corso e i contenuti di altri corsi: per esempio spiegare dal punto di vista termodinamico e cinetico la reazione di un processo industriale utilizzando le competenze acquisite nei corsi di Chimica Generale ed Inorganica e di Chimica Fisica I.
La prova scritta consiste di 6-8 domande. La durata della prova scritta è pari a 3 ore. La prova scritta è valutata con scala 0-30. La lode viene assegnata
nel caso del raggiungimento del massimo punteggio su ogni item a cui si aggiunga la padronanza del lessico disciplinare.
La correzione della prova scritta viene effettuata entro due giorni e l'esito viene comunicato tramite email dalla piattaforma ESSE3.
Sempre tramite email si concorda il giorno della prova orale in caso di esito positivo della prova scritta.
La prova orale consiste in una discussione riguardante le eventuali inesattezze riscontrate nella prova scritta e in un ulteriore approfondimento
sugli aspetti fondamentali del corso. Verrà verificata la conoscenza degli argomenti trattati nonché la capacità di argomentare in modo critico,
e la capacità di collegare le diverse parti del corso. Le abilità di sintesi, di uso di un linguaggio tecnico corretto e di comunicazione saranno
valutate positivamente. Il voto della prova orale viene comunicato immediatamente al termine della prova stessa e farà media con la prova scritta.
Si ricorda che l'iscrizione on line all'appello è OBBLIGATORIA sia nel caso di prova scritta sia nel caso di prova orale.